Компанія Elmos Semiconductor займається розробкою і виробництвом різних електронних компонентів: драйверів електродвигунів, інтерфейсних мікросхем (CAN, LIN і ін.), Мікросхем харчування (DC / DC, LDO, драйверів світлодіодів), спеціалізованих ІС (ASIC) і датчиків (оптичних, ультразвукових, термопар і ін.). Особливе становище в портфоліо компанії займають мікросхеми для ультразвукових датчиків. На даний момент до послуг розробників пропонуються трансформаторні і безтрансформаторні сенсори 2-го покоління. При цьому для бюджетних рішень підвищений інтерес представляють саме новітні безтрансформаторні датчики DirectDrive (рис. 1).
Мал. 1. Ультразвукові безтрансформаторні датчики для ефективних ультразвукових рішень
Понад шість років тому компанія Elmos Semiconductor представила перше покоління мікросхем для ультразвукових сенсорів E524.02 / 03 з радіусом дії 20 ... 400 см і корпусним виконанням QFN20L4. Ці мікросхеми забезпечували частоту модуляції звуку 40 ... 58 кГц і вимагали додаткового трансформатора. У 2015 році було представлено друге покоління мікросхем E524.08 / 09 з розширеним радіусом дії. Для них мінімальний радіус «сліпої зони» становить всього 10 см, в той час як максимальна відстань було збільшено до 600 см. Модуляція звуку в E524.08 / 09 виконується в діапазоні 30 ... 83 кГц.
Нові мікросхеми E524.08 / 09 мають ту ж схему включення і той же корпусне виконання, що і попередники з першого покоління сенсорів. На жаль, вони також вимагають додаткового трансформатора і супутніх компонентів (конденсаторів і резисторів) (рис. 2).
Мал. 2. Типові схеми включення ультразвукових трансформаторних датчиків 2-го покоління E524.08 / 09
Використання трансформатора і громіздких пасивних компонентів призводить до цілого ряду недоліків, в тому числі до збільшення габаритів і підвищення вартості. Крім того, для отримання якісних показників помехозащищенности потрібно чотиришарова топологія друкованої плати і двостороннє розміщення компонентів, що також підвищує вартість ультразвукового датчика (рис. 3).
Мал. 3. Ультразвукові датчики 2-го покоління E524.08 / 09 вимагають трансформатора. Це призводить до збільшення габаритів і ускладнення топології друкованої плати
Щоб усунути перераховані недоліки, в Elmos Semiconductor було вирішено випустити сімейство мікросхем DirectDrive для бестрансформаторних ультразвукових датчиків. Піонерами в цьому сегменті стали сенсори E524.05 / 06/07. Вони могли обходитися без трансформатора, а також без супутніх конденсаторів і резисторів. Однак розплатою за це стало звуження радіусу ультразвукового «зору» до 25 ... 250 см. Природно, що робота над вдосконаленням сенсорів тривала, в результаті чого в 2017 році на суд розробників було запропоновано друге покоління мікросхем DirectDrive.
Ультразвукові безтрансформаторні датчики 2-го покоління E524.32 / 33/34/35 мають ту ж безтрансформаторним схему включення і корпусне виконання, що і у попередників (рис. 4).
Мал. 4. Типові схеми включення ультразвукових бестрансформаторних датчиків 2-го покоління E524.32 / 33
Цікаво, що всі перераховані вище трансформаторні і безтрансформаторні сенсори використовують один і той же надкомпактне корпусне виконання QFN20L4 і практично ідентичні схеми включення. У підсумку з точки зору компонування друкованої плати спостерігається мінімум змін (рис. 5).
Мал. 5. Ультразвукові трансформаторні датчики E524.08 / 09 і нові безтрансформаторні датчики E524.32 / 33/34/35
У той же час відсутність трансформаторів і громіздких конденсаторів дає цілий ряд переваг при використанні E524.32 / 33/34/35 (рис. 6):
- Скорочення числа компонентів;
- Спрощення монтажу друкованої плати і перехід до одностороннього розміщення компонентів;
- Спрощення топології друкованої плати;
- Перехід від чотиришарових до двошаровим ПП;
- Зниження габаритів;
- Скорочення вартості.
Мал. 6. Переваги ультразвукових бестрансформаторних датчиків E524.32 / 33/34/35
Як було сказано вище, перше покоління DirectDrive значно поступалося по радіусу дії трансформаторних рішенням. У нових мікросхемах E524.32 / 33/34/35 ситуація покращилася: вони здатні виявляти стандартне перешкоду (стовп діаметром 75 мм) на дистанціях від 10 до 400 см (рис. 7). Таким чином, E524.32 / 33/34/35 перевершують не тільки безтрансформаторні, але і трансформаторні датчики першого покоління.
Мал. 7. Еволюція бестрансформаторних датчиків від Elmos Semiconductor
Мікросхеми E524.32 / 33/34/35 здатні модулювати частоту ультразвуку в діапазоні 30 ... 83 кГц. У них також значно поліпшений захист від статики і від електромагнітних завад.
Для взаємодії з датчиками використовується двох або трехпроводной інтерфейс. В даний час до послуг розробників пропонується чотири моделі:
- E32 (найменування E52432A52C) - мікросхема з 2-х проводовим інтерфейсом;
- E33 (найменування E52433A52C) - мікросхема з 3-х дротяним інтерфейсом з підтяжкою до напруги харчування;
- E34 (найменування E52434A52C) - мікросхема з 3-х дротяним 3,3 В інтерфейсом;
- E35 (найменування E52435A52C) - мікросхема з 3-х дротяним 5 В інтерфейсом.
Користувач може самостійно запрограмувати мікросхеми датчиків для роботи в ближньому, середньому і далекому діапазоні. Також допускається ручне налаштування порогових значень спрацювання і коефіцієнта посилення.
Мікросхеми E524.32 / 33/34/35 забезпечують цілий ряд діагностичних функцій: моніторинг напруги живлення, контроль температури, виявлення комунікаційних помилок, вимір коливань частоти.
Для прискореного освоєння нових датчиків розробникам рекомендується використовувати готові набори:
- K52433-0001 - референсний модуль ультразвукового датчика E3;
- K5240x-0001 - демонстраційні набори з фірмовим програмним забезпеченням.
Характеристики ультразвукових бестрансформаторних датчиків E 524.32:
- Код замовлення: E52432A52C;
- Частота звукової модуляції: 30 ... 83 кГц;
- Інтерфейс: 2-провідний, VSUP;
- Напруга живлення (VSUP): 6 ... 18 В;
- Діапазон робочих температур: -40 ... + 85 ° С;
- Корпус: QFN20L4.
Про виробника
Elmos Semiconductor - німецький виробник електронних компонентів: драйверів електродвигунів, інтерфейсних мікросхем (CAN, LIN і ін.), Мікросхем харчування (DC / DC, LDO, драйверів світлодіодів), спеціалізованих рішень (ASIC) і датчиків (оптичних, ультразвукових, термопар і ін .).
